一个玉米（Zea．Mays L．）杂交种增强表达的GA20氧化酶新基因（ZMGA20）的克隆和鉴定

杂种优势的形成与杂种一代中亲本基因的表达方式改变有关．为了深入探讨赤霉素合成关键酶基因以及赤霉素与杂种优势形成的关系,利用电子克隆结合RT—PCR的方法获得了玉米赤霉素生物合成关键酶GA20-氧化酶基因的全长cDNA序列（ZMGA20）,根据同源性比较和序列分析显示,该基因与小麦（CAA74330）、黑麦草（AAG43043）的氨基酸序列一致性最高,达到72％．它具有2-酮戊二酸双加氧酶典型的保守功能域,包括Fe2＋结合域（His-229,Asp-231,His-287）和2-酮戊二酸结合域（NYYPPCEKP）;前者是Fe2＋的结合位点,后者结合共同的前体2-酮戊二酸．采用半定量RT-PCR检测ZMGA20在玉米杂种与亲本之间的差异表达,结果显示,在玉米的根、茎、未展开叶、20d的胚以及雌穗中,ZMGA20基因在杂交种和亲本间都表现为杂种增强的表达模式．在此基础上,对ZMGA20基因差异表达与杂种优势的关系进行了讨论．     

小麦(Triticum asetivum L.)杂交种下调表达的GTP结合蛋白基因TaRab的克隆与鉴定

杂种优势的形成与杂种一代中亲本基因的表达方式改变有关.为深入研究小麦杂种优势形成的分子机理,利用通过抑制性差减杂交(SSH)方法获得的小麦Rab类GTP结合蛋白基因片段为探针,筛选普通小麦品系3338三叶期叶片cDNA文库,获得了一个小麦Rab家族基因TaRab.同源性比较和序列分析显示,该基因与拟南芥Rab类GTP结合蛋白基因具有90%氨基酸序列相似性.结构分析表明,它具有GTP结合蛋白4个典型结构以及Rab家族成员特有的YYRGA结构域.半定量RT-PCR表达检测结果显示,TaRab基因在叶片的表达水平要高于其他组织器官.研究还发现,该基因在三叶期、分蘖盛期的根系和叶片中为杂种下调表达.采用电子定位方法,将TaRab基因初步定位在7B染色体的着丝粒区域和C-7DS5-0.36两个区域.在此基础上,对Rab蛋白基因差异表达与杂种优势表现的关系进行了讨论.     

利用大麦寡核苷酸芯片分析小麦种间杂交种与亲本之问根系基因表达谱

大量报道表明，杂种优势的形成与杂种一代中亲本基因的表达方式改变有关．为了深入研究小麦杂种优势形成机理，分析了小麦种间杂交种3338／2463在分蘖盛期地上部以及9个根系性状的杂种优势．结果表明总根长、根表面积、根体积、根干重和叶干重等5个性状表现明显的杂种优势．在测定小麦种间杂交种3338／2463根系性状杂种优势基础上，利用大麦寡聚核苷酸芯片，研究了上述杂交种与其亲本之间根系基因差异表达．结果发现，有1187个基因在杂种与亲本之间存在表达差异．差异表达模式可以分为8种类型，即杂种特异型、杂种沉默型、亲本特异型、亲本沉默型、杂种上调型、杂种下调型、杂种偏高亲和杂种偏低亲．利用半定量RT—PCR技术对14个差异表达基因的表达模式进行验证，发现9（64．29％）个基因与芯片的表达类型完全一致．利用GeneOntology分析对差异表达的基因进行分类，表明差异表达基因涉及植物生长代谢的各个过程．将差异表达基因进行电子定位分析，发现差异表达基因散布在小麦的各条染色体的Bin上，分布在第一到第七部分同源群上的差异表达ESTs分别为158，148，121，140，132，94，127个．     

玉米杂交种与亲本苗期根系蛋白差异表达谱分析

尽管杂种优势已经在生产上得到了广泛应用,但是对其形成机理的认识仍然非常有限．为了进一步探讨玉米杂种优势形成的分子机理,以玉米杂交种豫玉22及其亲本综3和87—1苗期根系为材料,采用蛋白质双向电泳和质谱鉴定技术进行了杂交种与亲本之间苗期根系差异蛋白表达谱研究．结果表明,发芽后8d的杂交种在根长、根尖数目、表面积和生物量等根系性状上均具有明显的杂种优势．双向电泳分析结果显示,在所检测到的1118个蛋白点中,有172个（15．38％）在杂交种与亲本的根系中发生了明显的表达变化,包括单亲沉默、杂种特异、杂种偏低亲、杂种偏高亲和中亲表达等5种差异表达类型,其中以单亲沉默所占比例最高．另外,鉴定出了56个差异表达蛋白点,发现其功能涉及转录和翻译、代谢、能量、信号转导、细胞结构、胁迫响应和转座元件等．因此,玉米杂交种与亲本在蛋白丰度上存在明显的差异,并且差异表达蛋白涉及到各个生长发育过程,可能与玉米根系杂种优势表现有关．     

利用大麦寡核苷酸芯片分析小麦种间杂交种与亲本之间根系基因表达谱

大量报道表明，杂种优势的形成与杂种一代中亲本基因的表达方式改变有关.为了深入研究小麦杂种优势形成机理，分析了小麦种间杂交种3338/2463在分蘖盛期地上部以及9个根系性状的杂种优势.结果表明总根长、根表面积、根体积、根干重和叶干重等5个性状表现明显的杂种优势.在测定小麦种间杂交种3338/2463根系性状杂种优势基础上，利用大麦寡聚核苷酸芯片，研究了上述杂交种与其亲本之间根系基因差异表达.结果发现，有1187个基因在杂种与亲本之间存在表达差异.差异表达模式可以分为8种类型，即杂种特异型、杂种沉默型、亲本特异型、亲本沉默型、杂种上调型、杂种下调型、杂种偏高亲和杂种偏低亲.利用半定量RT-PCR技术对14个差异表达基因的表达模式进行验证，发现9（64.29%）个基因与芯片的表达类型完全一致.利用GeneOntology分析对差异表达的基因进行分类，表明差异表达基因涉及植物生长代谢的各个过程.将差异表达基因进行电子定位分析，发现差异表达基因散布在小麦的各条染色体的Bin上，分布在第一到第七部分同源群上的差异表达ESTs分别为158，148，121，140，132，94，127个.     

玉米杂交种与亲本苗期根系蛋白差异表达谱分析

尽管杂种优势已经在生产上得到了广泛应用,但是对其形成机理的认识仍然非常有限.为了进一步探讨玉米杂种优势形成的分子机理,以玉米杂交种豫玉22及其亲本综3和87-1苗期根系为材料,采用蛋白质双向电泳和质谱鉴定技术进行了杂交种与亲本之间苗期根系差异蛋白表达谱研究.结果表明,发芽后8 d的杂交种在根长、根尖数目、表面积和生物量等根系性状上均具有明显的杂种优势.双向电泳分析结果显示,在所检测到的1118个蛋白点中,有172个(15.38%)在杂交种与亲本的根系中发生了明显的表达变化,包括单亲沉默、杂种特异、杂种偏低亲、杂种偏高亲和中亲表达等5种差异表达类型,其中以单亲沉默所占比例最高.另外,鉴定出了56个差异表达蛋白点,发现其功能涉及转录和翻译、代谢、能量、信号转导、细胞结构、胁迫响应和转座元件等.因此,玉米杂交种与亲本在蛋白丰度上存在明显的差异,并且差异表达蛋白涉及到各个生长发育过程,可能与玉米根系杂种优势表现有关.     

水稻同工酶与其杂种优势关系的研究

杂种优势的利用是当前农业生产中快速有效的增产途径之一。查明杂种与其亲本的遗传关系,进行杂种优势的予测,对选配杂种的亲本组合和培育生活力强、具有优良经济性状的强优势杂种具有重要意义。长期以来,杂种优势的予测一般都采用与产量有关的数量性状统计的方法,随着科学技术的飞速发展,杂种优势的予测开始从数量性状的统计深入到了细胞学和生物化学的领域。鉴于同工酶是基因转录和翻译的直接产物,是与基因距离最短的一种表现型,因此,科学工作者们把同工酶的研究看作是研究基因活动的一种有效手段。自从1960年Schwartz首先利用淀粉凝胶电泳技术研究玉米自交系杂种的酯酶同工酶,并发     

玉米线粒体杂种优势和线粒体互补与田间籽粒产量的比较

我们前一工作,曾观察到某些优势玉米杂种似乎存在着线粒体杂种优势和线粒体互补现象为了进一步验证线粒体杂种优势或线粒体互补效应与杂种田间产量是否呈显著正相关,是否对亲本组合的选配上有应用价植。我们对七套具有不同杂种优势的玉米杂交组合进行了测定。由测定结果来看:线粒体杂种优势与田间籽粒杂种优势之间,基本达到显著正相关水平(r=0.73)。植得注意的是,玉米自交系和杂种的线粒体氧化活性与它们的籽粒产量之间,表显现出显著的正相关(r=0.83)。但是,线粒体互补效应与籽粒产量杂种优势之间,无显著正相关(r=0.50);线粒体杂种优势和线粒体互补效应之间,也不存在显著正相关(r=0.33)。看来,线粒体杂种优势和线粒体互补作用,可能是两种不同的生理现象。我们初步认为:线粒体杂种优势可以考虑作为一种鉴别杂种优势的生理指标;但目前还不能确认线粒体互补作用是一种预测杂种产量水平的可靠方法。     

15个普通小麦WRKY基因的克隆与表达分析

WRKY转录因子广泛参与了植物对生物与非生物胁迫应答反应、激素响应以及生长发育等一系列生理活动．但是,对小麦WRKY家族基因目前还缺少系统的克隆、表达和功能研究．文中采用EST的电子拼接方法,克隆了15个具有完整开放阅读框的小麦WRKY基因,分属于WRKY家族的3个大类．表达分析发现,除nWRKYIO基因在分蘖节中表达最强外,其他基因的表达水平都是在叶中最高;4个基因随着叶片的成熟和衰老表达量显著增强;8个基因对低温、高温、NaCl或PEG等逆境因子具有响应;另外,WRKY基因在小麦杂交种与亲本之间存在明显的表达差异,并且有些基因对PEG逆境因子的响应在杂种比在亲本中快．表明,小麦WRKY基因参与了叶片衰老和逆境胁迫的响应过程,所检测到WRKY基因在杂种和亲本中的表达差异可能会通过增强杂交种的抗逆性而促进小麦杂种优势的产生．     

利用谷氨酸棒杆菌转化法合成4–羟基异亮氨酸

4–羟基异亮氨酸(4-hydroxyisoleucine,4-HIL)具有葡萄糖依赖的促进胰岛素分泌的活性,在L–异亮氨酸(Lisoleucine,L-Ile)生产菌株谷氨酸棒状杆菌(Corynebacterium glutamicum)YILW中过表达来源于苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis)TCCC11826的L–异亮氨酸羟化酶(L-isoleucine dioxygenase,IDO)编码基因ido,以期利用微生物转化法合成4-HIL,并研究α–酮戊二酸(α-ketoglutarate,α-KG)和Fe2+添加量对菌株合成4-HIL的影响.结果表明:构建的C.glutamicum YILW-IDO菌株能够表达出有活性的IDO,并能够利用菌体自身合成的L-Ile以及培养基中的α–酮戊二酸合成4-HIL.此外,α–酮戊二酸和Fe2+均能影响4-HIL的合成,在其添加量分别为40,mmol/L和4,mmol/L条件下,培养50,h,4-HIL产量达(35.7±1.0)mmol/L.本研究可为4-HIL及氨基酸衍生物的生物制造提供理论依据.     

犏牛及其亲本JGF2基因mRNA表达水平、DNA甲基化状态差异分析

黄牛与牦牛远缘杂交一代犏牛表现出很强的杂种优势,但其雄性不育使得杂种优势的利用受到了极大限制.为了从表观遗传学角度研究这一生殖隔离现象的生理机制,通过Real-time PCR检测了犏牛及其亲本睾丸组织中IGF2基因mRNA表达水平,并用亚硫酸氢钠测序法检测了血液和睾丸组织中JGF2基因第10外显子DMR区DNA甲基化状态.结果发现犏牛睾丸组织中IGF2基因mRNA表达水平最低,与亲本的表达水平差异极显著(P<0.01);牛(犏牛、黄牛和牦牛)血液和睾丸中JGF2基因的DNA甲基化程度均较高(90%以上),其中犏牛高于其亲本,但没有达到显著水平.实验结果说明IGF2基因mRNA表达水平与牛精子发生有关,可能在牛的精子发生过程中发挥重要作用,并可能与犏牛雄性不育有关;IGF2基因第10外显子DMR区的甲基化与IGF2基因在犏牛及其双亲睾丸中的表达差异无关,可能是其他的机制参与调节IGF2基因的表达.     

犏牛及其亲本IGF2基因mRNA表达水平、DNA甲基化状态差异分析

黄牛与牦牛远缘杂交一代犏牛表现出很强的杂种优势,但其雄性不育使得杂种优势的利用受到了极大限制．为了从表观遗传学角度研究这一生殖隔离现象的生理机制,通过Real—timePCR检测了犏牛及其亲本睾丸组织中IGF2基因mRNA表达水平,并用亚硫酸氢钠测序法检测了血液和睾丸组织中IGF2基因第10外显子DMR区DNA甲基化状态．结果发现犏牛睾丸组织中IGF2基因mRNA表达水平最低,与亲本的表达水平差异极显著（P〈0．01）;牛（犏牛、黄牛和牦牛）血液和睾丸中IGF2基因的DNA甲基化程度均较高（90％以上）,其中犏牛高于其亲本,但没有达到显著水平．实验结果说明IGF2基因mRNA表达水平与牛精子发生有关,可能在牛的精子发生过程中发挥重要作用,并可能与犏牛雄性不育有关;IGF2基因第10外显子DMR区的甲基化与IGF2基因在犏牛及其双亲睾丸中的表达差异无关,可能是其他的机制参与调节IGF2基因的表达．     

蝴蝶兰查尔酮合酶基因cDNA的克隆、鉴定及其原核表达

利用逆转录．聚合酶链式反应(RT-PCR)得到在蝴蝶兰花瓣中特异性表达的查尔酮合酶cDNA(pchs-1)．DNA序列分析表明,该序列与已发表的查尔酮合酶基因有很高的同源性．将此cDNA序列不改变阅读框架克隆到pET-24α( )原核表达载体上,经IPTG诱导后,SDS-PAGE的结果表明有预测大小的蛋白受诱导表达,该基因在植物中的功能验证工作正在进行中．     

作物线粒体杂种优势与线粒体互补作用

为了进一步检验线粒体杂种优势和线粒体互补作用在预测杂种产量潜力的可以靠性,我们测定了三十六套具有不同杂种优势的杂种组合。其中:小麦三十六套;玉米十四套;高梁六套。线粒体用27℃暗中培养2——3天的黄化芽鞘制备,采用华勃呼吸计测定线粒体氧化活性。小麦的线粒体互补测定结果与杂种的田间表现很不一致。玉米单交种和自交系亲本等比混合线粒体活性大多显著而于其单独亲本的线粒体活性;而双交种玉米则不表现出线粒体杂种优势和线粒体互补作用。具有强杂种优势的杂交高梁,也观察到线粒体互补现象。看来,线粒体杂种优势和线粒体互补现象在某些杂交组合中似乎是存在的,但还不能认为这种现象是一种普遍规律。     

植物杂种优势形成的分子遗传机理研究进展

杂种优势是普遍存在的一种复杂生物学现象,在农业生产中获得了广泛应用,但对其形成机理迄今尚未阐述清楚．随着基因组学研究的深入和发展,植物杂种优势的分子遗传机理研究也取得了重要进展,证实显性、超显性和上位性对杂种优势都有所贡献,并克隆了水稻第2染色体上控制产量杂种优势的QTI。位点qGY2-1．建立了水稻、玉米、小麦和拟南芥等植物重要杂种优势性状的转录和蛋白质组表达谱,发现杂交种与亲本之间存在明显的基因表达差异,表现为加性和非加性等差异表达模式,这可能与等位基因变异和表观遗传调控有关．基因表达调控网络解析是未来杂种优势机理研究的重要发展方向,最近在拟南芥生长杂种优势研究上已经取得了突破性的研究进展．     

日本鳗鲡γ-干扰素诱导的溶酶体巯基还原酶(GILT)基因的克隆鉴定与表达分析

在日本鳗鲡(Anguilla japonica)中克隆获得2个γ-干扰素诱导的溶酶体巯基还原酶(GILT)基因AjGILT-1和AjGILT-2,并对其序列进行生物信息学分析,进而利用实时荧光定量PCR分别检测2个基因在不同组织器官中的表达水平,及其在脂多糖(LPS)、聚肌胞苷酸(PolyI:C)刺激和迟缓爱德华氏菌(Edwardsiella tarda)感染后的表达变化.结果显示:2个基因编码的蛋白序列中均含有GILT家族的特征序列CQHGX2ECX2NX4C、活性位点CXXC、2个糖基化位点和11个保守的半胱氨酸残基,基因组序列均含7个外显子和6个内含子.2个基因启动子中都存在多个转录因子结合位点,如γ-干扰素活化位点以及特化蛋白1结合位点;不同的是AjGILT-1启动子区存在多个核因子-1、激活蛋白-1结合位点及干扰素刺激反应元件,而在AjGILT-2启动子区未发现.AjGILT-1在鳃和肠中表达量最高,而AjGILT-2在性腺、头肾和脾脏中表达量最高;除肠道外,同一组织中AjGILT-2的表达量均高于AjGILT-1.LPS、PolyI:C刺激和E.tarda感染后,AjGILT-1与AjGILT-2的表达在鳃中仅有少数变化,而在头肾和中肾中则变化较明显.综上所述,AjGILT-1和AjGILT-2基因可能参与了日本鳗鲡受病毒和细菌感染后的免疫应答.     

用线粒体互补法预测农作物杂种优势

利用第一代杂种的生长优势以提高作物产量的办法,是劳动人民在长期生产实践中的创造,特别是玉米和高粱最有成效。优势杂种一般都需要进行大量杂交组合与多年的田间选择才能得到,耗费许多人力和时间。因此,急需研究出一种能预测杂种优势程度的快速而有效的方法,以减少亲本组合的盲目性。 国外曾介绍了一个预测杂种优势的新方法——线粒体互补法。能产生优势杂种的两个亲本     

过表达RkHMGCR基因对红冬孢酵母类胡萝卜素合成的影响

3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶(HMGCR)是甲羟戊酸途径中的限速酶之一,其表达水平和催化活性会影响萜类及其衍生物的合成量.研究从红冬孢酵母YM25235菌株中克隆到一个HMGCR基因,命名为RkHMGCR.序列分析结果显示,RkHMGCR包含一个3 981 bp的开放阅读框,编码1 326个氨基酸,其编码的氨基酸序列与已报道的HMGCR同样具有保守的2个底物结合位点、2个NADP(H)结合位点和与催化活性相关的4个关键氨基酸残基,表明RkHMGCR是一个潜在的新的HMGCR基因.将RkHMGCR转回到YM25235菌株中进行过表达,分析结果显示,基因过表达使YM25235菌株中类胡萝卜素含量提高了42.21%,菌株中油脂和脂肪酸含量分别降低了28.93%和20.31%,这与部分类胡萝卜素合成和脂肪酸代谢相关基因的转录分析结果一致.研究结果可为进一步通过代谢工程手段提高产油红酵母中类胡萝卜素及其特定组分含量的研究提供参考.     

腺相关病毒介导带基因座控制区核心序列的β-珠蛋白基因在红系细胞中整合与表达

为提高人β-珠蛋白基因在基因转移中的稳定性与在红系细胞中的表达水平,构建了带单个和多个基因座控制区核心序列的人β-珠蛋白基因腺相关病毒ade-no-associatde vits,AAV)载体AV531E2Δβ2Neo和AV53HS432Δβ2pNeo．利用AAV载体介导的基因转移将两种重组体导入红系细胞(MEL),分析了它们在MEL细胞中的整合与表达．结果表明,AAV载体介导带多个基因座控制区核心序列的人β-口珠蛋白基因在MEL细胞中较稳定整合,呈现与内源α-珠蛋白基因可比的表达水平．     

核桃JrHSP20-1基因鉴定及温度胁迫响应功能分析

探讨核桃(Juglans regia)热激蛋白响应温度胁迫的分子调控机理,为核桃防寒工作等提供理论指导.通过对核桃‘香玲’转录组分析获得1个热激蛋白家族基因HSP20(命名为JrHSP20-1)的全长cDNA序列.采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析在40,44,48,16,10,6℃胁迫下JrHSP20-1在核桃根、茎、叶中的表达.并将JrHSP20-1构建酵母表达载体PYES2-JrHSP20-1进行温度胁迫功能分析.结果显示,JrHSP20-1基因全长891bp,编码的蛋白分子量为33.57KD,含296个氨基酸,理论等电点为5.07.表达分析显示,JrHSP20-1在不同组织均有不同程度的表达;根中,44℃时JrHSP20-1被诱导为对照的2.3倍,48℃时达对照的74.5倍,10℃时被诱导为对照的12.0倍;茎中,48℃时上调最大为对照的300.2倍;叶中,在48℃和16℃胁迫下被诱导较高,分别为对照的82.1,53.8倍.酵母温度胁迫实验发现,在53℃和-20℃胁迫下,重组酵母INVSC1(pYES2-JrHSP20-1)的生命活力及恢复活性明显优于对照酵母INVSC1(pYES2).得出核桃JrHSP20-1基因的表达具有一定的组织特性,响应于温度胁迫诱导,且JrHSP20-1基因能有效提高转基因酵母对高温和低温的耐受力,表明JrHSP20-1基因是核桃抗寒耐高温的有效候选基因,为进一步研究JrHSP20-1的抗寒功能打下基础.